川東丘陵區(qū)水土保持綜合效益評價

華 娟, 熊明彪, 張貝克, 羅伊鐵

(1.四川省水土保持技術(shù)研究中心, 成都 610041; 2.四川省水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測總站, 成都 610041)

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川東丘陵區(qū)水土保持綜合效益評價

華 娟1, 熊明彪2, 張貝克1, 羅伊鐵1

(1.四川省水土保持技術(shù)研究中心, 成都 610041; 2.四川省水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測總站, 成都 610041)

水土保持綜合效益評價指標(biāo)眾多，不同地區(qū)由于自然、社會和經(jīng)濟(jì)條件相差很大，評價指標(biāo)的選取也不同。在對川東丘陵地區(qū)進(jìn)行實地調(diào)查、走訪、查閱當(dāng)?shù)刭Y料、專家咨詢的基礎(chǔ)上確定了包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的三級評價指標(biāo)體系，包括20個評價指標(biāo)，這些指標(biāo)以量化為主，基本能夠反映區(qū)域水土保持綜合效益。在對不同效益評價方法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了利用層次分析法進(jìn)行水土保持綜合效益評價的方法，對丁家河小流域治理后水土保持綜合效益進(jìn)行了評價，結(jié)果表明，治理后小流域水土保持綜合效益得分值為0.091 6，各準(zhǔn)則層效益表現(xiàn)為社會效益>調(diào)水保土效益>生態(tài)效益>經(jīng)濟(jì)效益，評價結(jié)果與當(dāng)?shù)貙嶋H相符合，表明本研究所建立的評價指標(biāo)體系合理，評價方法可行，可應(yīng)用于川東丘陵區(qū)水土保持綜合效益評價，為川東丘陵區(qū)水土保持綜合治理提供依據(jù)。

水土保持; 綜合效益; 指標(biāo)體系; 評價方法

川東丘陵區(qū)包括四川東部的廣安、達(dá)州、巴中三市，該區(qū)地形起伏，坡度變化較大，土層薄且降雨集中。加上區(qū)域發(fā)展又以農(nóng)業(yè)為主，人口密度大，生產(chǎn)活動頻繁，因此水土流失十分嚴(yán)重。近年來，國家通過農(nóng)發(fā)水保項目、坡耕地治理項目等一大批水土保持工程的實施，進(jìn)行了多條小流域的治理，有效改善了當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，減輕了當(dāng)?shù)厮亮魇顩r。水土保持綜合效益評價是對水土保持措施貢獻(xiàn)的計算和分析，通過效益評價可查明水土保持措施實施過程中存在的問題,認(rèn)識理解水土保持措施對水土流失的影響機理及其區(qū)域適宜性,為制定修編進(jìn)一步的治理規(guī)劃方案提供依據(jù)。

水土保持綜合效益包括調(diào)水保土效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益四大方面。目前對水土保持效益評價的研究，多集中在單一效益的評價[1-3]。也有一些學(xué)者對水土保持綜合效益進(jìn)行了評價，但大多不夠全面，而且這些研究多集中在黃土高原地區(qū)[4-5]。據(jù)《四川省第一次全國水利普查公報》，四川省水土流失面積達(dá)12.10萬km2，其水力侵蝕面積為全國第一，隨著國家對西南地區(qū)的水保投入不斷加大，水土流失治理面積也不斷增加，但是，對西南地區(qū)水土流失治理的綜合效益方面的研究還不夠深入，而且評價指標(biāo)方面尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對于所采用的水保措施的效益還缺乏符合當(dāng)?shù)貙嶋H的評價依據(jù)。因此，本研究結(jié)合川東丘陵區(qū)實際情況，以廣安市岳池縣為例，建立了一套能夠客觀反映該區(qū)域水土保持綜合效益的評價指標(biāo)體系，利用層次分析法對川東丘陵區(qū)開展定量評價，以期為該地區(qū)水土保持措施的選取和效益評價提供依據(jù)。

1　研究區(qū)概況

本研究區(qū)位于廣安市岳池縣東南部的丁家河小流域，地理位置為東經(jīng)106°24′34″—106°31′18″，北緯30°20′22″—30°26′59″，轄屬石埡鎮(zhèn)，涉及33個行政村。小流域土地總面積46.05 km2，小流域內(nèi)無完整山脈，地形零碎，丘陵起伏，溝谷縱橫，形態(tài)多姿，地勢東北高，西南低，東北向西南傾斜漸次形成中丘中谷地貌類型。小流域多年平均降水量1 050 mm，多年平均氣溫16.9℃，植被覆蓋率46.5%。區(qū)內(nèi)水土流失面積達(dá)19.74 km2，占土地總面積的42.9%，治理前土壤侵蝕模數(shù)3 930 t/(km2·a)，嚴(yán)重的水土流失直接制約著小流域經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)發(fā)展。

小流域于2013年開始實施國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)水保項目，共治理水土流失面積1 506 hm2,包括坡改梯66.62 hm2；水土保持林165.45 hm2；經(jīng)濟(jì)果木林69.95 hm2；封禁治理20.97 hm2；保土耕作1 183.01 hm2。小型水利水保工程：塘堰整治2座，蓄水池16口，溝渠4.78 km，沉沙池50個，作業(yè)道路5.67 km。

2　評價指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)科學(xué)性、系統(tǒng)性、可比性、層次性、可操作性的原則[6-7]，考慮所研究小流域降雨集中且強度大、植被覆蓋率低、水土流失嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境脆弱、人民生活水平低等特點，通過目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層3個層次構(gòu)建了評價指標(biāo)體系，確定了涉及調(diào)水保土效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益、社會效益的20個評價指標(biāo)，見表1。數(shù)據(jù)收集方法為：治理前小流域各項數(shù)據(jù)通過查閱存檔資料、發(fā)表的文獻(xiàn)、遙感影像、土壤圖、土壤侵蝕圖、水土流失治理區(qū)劃圖、土地利用現(xiàn)狀圖、以及部門與居民走訪座談等形式獲取；治理后小流域各項數(shù)據(jù)通過野外實地考察、觀測、采樣分析、收集資料、現(xiàn)場調(diào)查以及部門和居民走訪座談等形式獲取。

3　評價方法

層次分析法是美國運籌學(xué)家Saaty 教授于20世紀(jì)70年代初提出的。他將評價問題的有關(guān)元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，是一種多層次權(quán)重解析方法；是一種簡明的定性與定量分析相結(jié)合的系統(tǒng)分析和評價的方法。這一方法的特點是在對復(fù)雜決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析之后，利用較少的定量信息，把評價的思維過程數(shù)學(xué)化，從而為解決多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜問題提供了一種簡便的評價方法[8]。

3.1建立層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)已經(jīng)建立的評價指標(biāo)體系，把水土保持綜合效益作為目標(biāo)層O；把調(diào)水保土效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益作為準(zhǔn)則層B；將20種能夠用來評價川東丘陵區(qū)水土保持效益指標(biāo)作為指標(biāo)層C。建立層次結(jié)構(gòu)模型如表1所示。

表1　水土保持綜合效益評價指標(biāo)體系

3.2構(gòu)造判斷矩陣

對同一層次各元素對上層次各準(zhǔn)則的相對重要性進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣。指標(biāo)xi與xj關(guān)于某個評價目標(biāo)的相對重要性程度之比的賦值參考1～9比例標(biāo)度法(表2)確定[9],由多個專家分別給出判斷矩陣,最后取平均值。經(jīng)過對指標(biāo)體系各層次指標(biāo)因子的兩兩比較,得到各指標(biāo)因子重要性的判斷矩陣(表3—7)。

表2　比例標(biāo)度參考表

表3　準(zhǔn)則層因子重要性判斷矩陣

表4　水土保持調(diào)水保土效益指標(biāo)層因子重要性判斷矩陣

表5　水土保持經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)層因子重要性判斷矩陣

表6　水土保持生態(tài)效益指標(biāo)層因子重要性判斷矩陣

表7　水土保持社會效益指標(biāo)層因子重要性判斷矩陣

3.3指標(biāo)權(quán)重及一致性檢驗

先解出判斷矩陣A的最大特征值λmax，再利用AW=λmaxW，解出所對應(yīng)的特征向量W，W經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后，即為同一層次中相應(yīng)因子對于上一層次的某個因子相對重要性權(quán)值。然后利用如下公式進(jìn)行一致性檢驗：CR=CI/RI，CI =(λmax-n)/(n-1)，RI的取值見表8(CI為一致性指標(biāo)，RI為平均隨機一致性指標(biāo)，CR為隨機一致性比例)。當(dāng)CR<0.1時，判斷矩陣具有滿意的一致性，否則需對矩陣進(jìn)行重新調(diào)整。對矩陣進(jìn)行一致性檢驗后,按照層次分析法(AHP)的基本原理求出各指標(biāo)因子的權(quán)重(結(jié)果見表9—13)。

表8　平均隨機一致性指標(biāo)取值一覽表

表9　準(zhǔn)則層權(quán)重及一致性檢驗

表10　水土保持調(diào)水保土效益指標(biāo)層權(quán)重及一致性檢驗

表11　水土保持經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)層權(quán)重及一致性檢驗

表12　水土保持生態(tài)效益指標(biāo)層權(quán)重及一致性檢驗

表13　水土保持社會效益指標(biāo)層權(quán)重及一致性檢驗

結(jié)果表明，準(zhǔn)則層和各指標(biāo)層CR值均小于0.1，通過一致性檢驗，表明準(zhǔn)則層和各指標(biāo)層判斷矩陣構(gòu)造合理。

3.4數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

水土保持綜合效益應(yīng)是治理前后各指標(biāo)信息動態(tài)變化的定量表達(dá),可通過治理前后的指標(biāo)值的變化率來表示,在獲取到20個指標(biāo)的具體值之后,尚需對之進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理以得到無量綱指數(shù)(0～1),從而獲取各指標(biāo)的得分值,根據(jù)不同指標(biāo)的性質(zhì),分別采用了線性比例法、歸一化處理法、取絕對值法對20個指標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

3.5效益得分值計算

調(diào)水保土效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益的計算方法為:

4　結(jié)果與分析

通過調(diào)查、訪問、實地采樣及定期進(jìn)行監(jiān)測獲取了丁家河小流域治理前后各指標(biāo)層的數(shù)值，并對各指標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后得到指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，再通過效益得分值計算，小流域水土保持綜合效益結(jié)果(表14，15)。

表14　指標(biāo)層效益得分值計算結(jié)果

表15　小流域水土保持綜合效益計算結(jié)果

(1) 治理后，小流域調(diào)水保土效益得分值為0.088 7，各指標(biāo)層得分值表現(xiàn)為土壤保水能力>土壤侵蝕強度>水土流失面積；經(jīng)濟(jì)效益得分值為0.063 7，各指標(biāo)層得分值表現(xiàn)為糧食作物產(chǎn)值>產(chǎn)投比>人均GDP>農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值；生態(tài)效益得分值為0.087 5，各指標(biāo)層得分值表現(xiàn)為土壤保肥能力>水土流失治理度>植被覆蓋度>土壤孔隙度>生物多樣性，由于治理完成時間較短，小流域生物多樣性目前還未有變化；社會效益得分值為0.139 5，各指標(biāo)層得分值表現(xiàn)為土地退化>勞動力利用率>農(nóng)產(chǎn)品商品率>恩格爾系數(shù)>土地利用率>土地利用結(jié)構(gòu)>人均糧食產(chǎn)量>貧困人口比例。

(2) 小流域綜合效益得分值為0.091 6，各準(zhǔn)則層效益表現(xiàn)為社會效益>調(diào)水保土效益>生態(tài)效益>經(jīng)濟(jì)效益。

(3) 對丁家河小流域治理后的水土保持綜合效益進(jìn)行評價，小流域綜合效益得分值為0.091 6，各準(zhǔn)則層效益表現(xiàn)為社會效益>調(diào)水保土效益>生態(tài)效益>經(jīng)濟(jì)效益，評價結(jié)果與當(dāng)?shù)貙嶋H相符合，表明本研究所建立的評價指標(biāo)體系合理，評價方法可行，可應(yīng)用于川東丘陵區(qū)水土保持綜合效益評價，為川東丘陵區(qū)水土保持綜合治理提供依據(jù)。

5　結(jié) 論

(1) 水土保持綜合效益評價指標(biāo)眾多，不同地區(qū)由于自然、社會和經(jīng)濟(jì)條件相差很大，評價指標(biāo)的選取也不同。本研究在對川東丘陵地區(qū)進(jìn)行實地調(diào)查、走訪、查閱當(dāng)?shù)刭Y料、專家咨詢的基礎(chǔ)上確定了三級評價指標(biāo)體系，包括20個評價指標(biāo)，這些指標(biāo)以量化為主，基本能夠反映區(qū)域水土保持綜合效益。

(2) 在對不同效益評價方法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，確定了利用層次分析法進(jìn)行水土保持綜合效益評價的方法，該方法將定量和定性相結(jié)合，它把問題的各個組成因素劃分為相互聯(lián)系的有序?qū)哟危瑢γ總€層次組成要素的相對重要性給予數(shù)量標(biāo)定，然后運用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)方法，運用計算機軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求得各個因子的重要程度，最后根據(jù)結(jié)果的排序來分析和解決問題。通過本研究確定的評價方法，能夠?qū)υ搮^(qū)域水土保持綜合效益得出比較準(zhǔn)確的評價結(jié)果。

(3) 由于小流域治理完成時間僅一年，各項指標(biāo)效益的發(fā)揮尚處于初期，因此目前各項水保效益得分值較低，隨著治理年限的增長，各項指標(biāo)將發(fā)揮更大的效益，小流域綜合效益也將不斷提高，直至達(dá)到最大效益。

[1]陳國建,李銳,楊勤科,等.黃土高原水土保持的社會經(jīng)濟(jì)效應(yīng)評價研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2005,21(8):384-387.

[2]梁會民,趙軍.小流域綜合治理的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評估研究[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì),2001(8):12-14.

[3]趙力儀,馬國力,祁永新,等.水土保持社會效益的監(jiān)測與評價[J].人民黃河,2000,22(6):23-26.

[4]魏強,柴春山.半干旱黃土丘陵溝壑區(qū)小流域水土流失治理綜合效益評價指標(biāo)體系與方法[J].水土保持研究,2007,14(1):87-89.

[5]金瑾,藍(lán)明菊.水土保持綜合治理效益評價研究[J].山西建筑,2008,34(1):349-350.

[6]林積泉,王伯鐸,馬俊杰,等.小流域治理環(huán)境質(zhì)量綜合評價指標(biāo)體系研究[J].水土保持研究,2005,12(1):68-71.

[7]余海龍,吳普特,馮浩,等.黃土高原小流域雨水利用環(huán)境效應(yīng)評價的方法與指標(biāo)體系[J].中國沙漠,2005,25(1):50-54.

[8]潘文,王鶴立.層次分析法在污染場地修復(fù)技術(shù)優(yōu)選中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2012(S):322-326.

[9]高吉喜.可持續(xù)發(fā)展理論探索[M]北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2001.

Evaluation on Comprehensive Benefit of Soil and Water Conservation in the Hilly Area of Eastern Sichuan Basin

HUA Juan1, XIONG Mingbiao2, ZHANG Beike1, LUO Yitie1

(1.Soil and Water Conservation Technology Research Center of Sichuan Province, Chengdu 610041, China;2.SoilandWaterConservationMonitoringStationofSichuanProvince,Chengdu610041,China)

There are many evaluation indexes for soil and water conservation. Due to the great differences on natural, social and economic conditions, different evaluation indicators are selected in different regions. Based on the investigation, interviewing, checking local information and consulting experts, we established a three-level evaluation index system including the target layer, the guideline layer and the index layer which totally included 20 indexes. These indexes could quantitatively reflect comprehensive benefit of soil and water conservation in the region. We evaluated comprehensive benefit of soil and water conservation at the area of Dingjiahe via AHP. The result indicated that the score was 0.091 6 for comprehensive benefit of soil and water conservation in the area. The benefits on guideline layer decreased in the order: social benefits>water and soil conservation benefits>ecological benefits>economic benefits. These results were consistent with the local area, indicating that the method was feasible and the index system was reasonable. It could be applied in this area and provide a theoretical basis for comprehensive control of soil and water conservation in the hilly area of eastern Sichuan Basin.

soil and water conservation; comprehensive benefit; index system; evaluation approach

2014-11-19

2014-12-10

國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)水土保持項目“四川省農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)水土保持項目效益監(jiān)測”

華娟(1984—),女,陜西渭南市人,碩士,工程師,主要從事水土保持監(jiān)測技術(shù)研究。E-mail:huajuan09@163.com

S157

A

1005-3409(2016)02-0152-05